Measurement in Porous Aerostatic Bearings" em Mechanical Systems and Signal Processing, um importante periódico internacional na área de engenharia mecânica, como primeiro autor. Este artigo marca um novo capítulo na pesquisa de câmeras de eventos.
Esta pesquisa propõe um novo método de diagnóstico óptico baseado em uma câmera de eventos, alcançando medições não destrutivas de alta precisão da uniformidade do filme de ar de rolamentos aerostáticos porosos. A câmera de eventos HCSJ-101-U, desenvolvida independentemente pela Huachen Heyi (Lianyungang) Equipment Technology Co., Ltd., com sua resolução temporal de nível de microssegundos e alta faixa dinâmica, forneceu material crucial de captura de processos transitórios para esta pesquisa. Esta aplicação demonstra plenamente o valor inovador dos equipamentos de alta qualidade produzidos internamente no campo da medição de engenharia de precisão, capacitando profundamente novos caminhos no diagnóstico óptico.
01 Histórico de pesquisa e gargalos técnicos
A uniformidade do fluxo de ar na superfície porosa de um rolamento pneumático é um fator chave que determina sua capacidade de suporte de carga, rigidez, vida útil e precisão de movimento. Em aplicações de ponta, como máquinas de medição por coordenadas, fabricação de ultraprecisão e equipamentos de litografia de semicondutores, a uniformidade da distribuição do filme de ar afeta diretamente os principais indicadores de desempenho do equipamento.
Os métodos tradicionais de medição quantitativa, como varredura de pressão ou interferometria a laser, geralmente apresentam limitações significativas: a intrusão no campo de fluxo danifica o ambiente medido, os furos de medição de pressão causam danos estruturais, não conseguem capturar processos transitórios e são caros. Como caracterizar com precisão a uniformidade do filme de ar e o processo de estabelecimento transitório sem danificar a estrutura do mancal tornou-se um gargalo técnico que precisa ser superado urgentemente no campo da fabricação de precisão.
02 Métodos de pesquisa: Câmera de eventos HCSJ-101-U permite um novo caminho para diagnóstico óptico
Para enfrentar os desafios acima, Li Zekun e sua equipe de pesquisa propuseram um método inovador de diagnóstico óptico baseado em uma câmera de eventos. Este método imerge o corpo de prova do rolamento em água e utiliza uma câmera de eventos para capturar o processo de geração instantânea de bolhas na interface ar-água da superfície de trabalho do rolamento. Ao analisar a distribuição espaço-temporal de eventos de mudança de brilho em nível de pixel, a visualização e quantificação da distribuição estática do fluxo de ar são alcançadas.
As principais vantagens tecnológicas da câmera de eventos foram totalmente demonstradas nesta pesquisa. Ao contrário das câmeras tradicionais, a câmera de eventos Huachen HeYi HCSJ-101-U é a primeira câmera de eventos de inspeção de qualidade industrial do mundo projetada com base em um sensor de olho biônico. Seu sensor de visão utiliza uma nova tecnologia de olho biônico de alta velocidade da ETH Zurich e está equipado com um algoritmo de aprendizado profundo de fluxo de eventos desenvolvido pela própria empresa.
Este produto responde apenas às mudanças de brilho em nível de pixel na cena, gerando informações em um fluxo de eventos assíncrono e esparso, possuindo resolução temporal em nível de microssegundos e uma alta faixa dinâmica >124dB.
Os parâmetros principais da câmera de eventos Huachen HeYi HCSJ-101-U produzida exclusivamente no país são altamente compatíveis com os métodos de pesquisa:
Resolução temporal em nível de microssegundo: resolução temporal de 1μS, taxa de quadros equivalente superior a 10.000 quadros/segundo, permitindo captura precisa do processo instantâneo de formação de bolhas.
Alta faixa dinâmica: >124dB, garantindo qualidade de sinal em cenários com mudanças drásticas de brilho, como bolhas subaquáticas.
Design de baixo consumo de energia: consumo de energia <10mW, consumo de energia extremamente baixo, adequado para experimentos contínuos de longo prazo.
Velocidade de movimento: suporta uma velocidade máxima de movimento de 30 m/s.
Tecnologia desenvolvida de forma independente: O sensor de visão utiliza uma nova tecnologia semelhante a um olho biônico de alta velocidade da ETH Zurich, juntamente com um algoritmo de aprendizado profundo de fluxo de eventos autodesenvolvido, permitindo o reconhecimento de defeitos em alta velocidade em tempo real e a identificação de caracteres e números chineses e ingleses.
Adaptabilidade à luz: Suporta cenários com luz forte, pouca luz e mudanças drásticas de iluminação.
03 Sistema Experimental e Principais Resultados: Para alcançar as medições acima, a equipe de pesquisa construiu um sistema experimental robusto, incluindo um suporte estável montado no topo, iluminação DC controlável, um sistema de água com temperatura controlada e um ambiente anti-reflexo para garantir alta qualidade do sinal. Combinado com o algoritmo de processamento em tempo real autodesenvolvido, o sistema pode gerar mapas térmicos de frequência de eventos calibrados e realizar análises quantitativas regionais.
Principais conclusões:
Visualização estática da distribuição do fluxo de ar: Ao analisar a frequência do evento de geração de bolhas, a distribuição do fluxo de ar em diferentes áreas da superfície de trabalho do rolamento é refletida com precisão.
Análise de Processo Transitório: Aproveitando a resolução temporal de nível de microssegundos da câmera de evento, o sistema conseguiu pela primeira vez a análise da sequência de estabelecimento do fluxo de ar durante o processo transitório de inicialização do rolamento, fornecendo insights diretos sobre a determinação da tendência de movimento inicial do rolamento.
Estabelecimento de correlação quantitativa: A relação entre a taxa de eventos e a taxa de fluxo de gás foi sistematicamente investigada, e uma correlação quantitativa com a taxa de vazamento e a taxa de bloqueio foi estabelecida.
Através de experimentos comparativos com sensores de deslocamento, a equipe de pesquisa verificou a confiabilidade da medição deste método. Os resultados mostram que o método de diagnóstico óptico baseado em câmera de eventos fornece uma alternativa poderosa e intuitiva para a pesquisa, desenvolvimento e avaliação diagnóstica de rolamentos pneumáticos porosos, destacando-se especialmente na análise de processos transitórios e avaliação comparativa de uniformidade.
04 Importância da Pesquisa e Valor Industrial
A publicação desta pesquisa marca um avanço significativo na aplicação da tecnologia de câmeras de eventos no campo da medição de engenharia de precisão. Comparado aos métodos tradicionais, o esquema de medição baseado em câmera de eventos apresenta vantagens significativas como não invasividade, alta resolução temporal e baixo custo, demonstrando uma capacidade insubstituível, principalmente na captura de processos transitórios.
A câmera de eventos de Huachen Heyi desempenhou um papel fundamental nesta pesquisa: seu princípio de detecção visual biomimética fornece um método de visualização confiável para fenômenos transitórios rápidos e sutis, como a geração de bolhas; este cenário de aplicação está altamente alinhado com a experiência técnica anterior de Huachen Heyi em inspeção de qualidade industrial de alta velocidade e medição dinâmica de peças de precisão; como uma câmera de eventos produzida exclusivamente no país, ela demonstra as capacidades de suporte de equipamentos de alta tecnologia da China em pesquisa científica básica.
Huachen Heyi se concentra em imagens de alta velocidade e medição mecânica, com um portfólio de produtos que abrange câmeras de ultra-alta velocidade, câmeras de eventos, câmeras científicas, sistemas de medição e análise de campo de deformação DIC e sistemas de velocimetria de imagem de partículas PIV, fornecendo suporte técnico de cadeia completa, desde verificação de P&D até controle de qualidade para indústrias estratégicas, como aeroespacial, biomedicina, transporte ferroviário e novas energias.
05 Sobre MSSP Mechanical Systems and Signal Processing (MSSP) é um periódico internacional reconhecido de primeira linha nas áreas de engenharia mecânica, aeroespacial e civil, relatando principalmente resultados de pesquisas de ponta sobre processamento de sinais e tecnologias relacionadas em engenharia mecânica. O fator de impacto mais recente da revista é 10,2, classificada entre as principais revistas na categoria Engenharia e Tecnologia da Academia Chinesa de Ciências (CAS), e está entre as primeiras no primeiro trimestre em subáreas como Engenharia Mecânica e Processamento de Sinais.
06. Informações sobre o primeiro autor e o artigo: O primeiro autor, Li Zekun, nasceu na China em janeiro de 2001. Ele recebeu seu diploma de Bacharel em Engenharia (com honras) em Engenharia Elétrica e Eletrônica pela Universidade de Liverpool, Reino Unido em 2023, e seu mestrado em Microeletrônica pela Universidade de Edimburgo, Reino Unido em 2024. Anteriormente, ele trabalhou como estagiário de verão no Instituto de Microeletrônica da Academia Chinesa de Ciências, principalmente envolvido em o projeto de divisores de alta potência para dispositivos de nitreto de gálio. Atualmente trabalha na Suzhou Rousheng Precision Engineering Co., Ltd. como Engenheiro Elétrico e Eletrônico, responsável pelo desenvolvimento de processos de rolamentos hidrostáticos a ar e pela pesquisa de equipamentos de teste.
Informações sobre papel:
Título: Visão Baseada em Eventos para Medição de Uniformidade de Filme de Ar em Rolamentos Aerostáticos Porosos
Revista: Sistemas Mecânicos e Processamento de Sinais (ISSN: 0888-3270)
Número de série do artigo: 5015919
Data de publicação: 30 de julho de 2026
DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2026.3718097
